深入理解Lua虚拟机
为了达到较高的执行效率，lua代码并不是直接被Lua解释器解释执行，而是会先编译为字节码，然后再交给lua虚拟机去执行
lua代码称为chunk，编译成的字节码则称为二进制chunk（Binary chunk）
lua.exe、wlua.exe解释器可直接执行lua代码（解释器内部会先将其编译成字节码），也可执行使用luac.exe将lua代码预编译（Precompiled）为字节码
使用预编译的字节码并不会加快脚本执行的速度，但可以加快脚本加载的速度，并在一定程度上保护源代码
luac.exe可作为编译器，把lua代码编译成字节码，同时可作为反编译器，分析字节码的内容
luac.exe -v // 显示luac的版本号
luac.exe Hello.lua // 在当前目录下，编译得到Hello.lua的二进制chunk文件luac.out（默认含调试符号）
luac.exe -o Hello.out Hello1.lua Hello2.lua // 在当前目录下，编译得到Hello1.lua和Hello2.lua的二进制chunk文件Hello.out（默认含调试符号）
luac.exe -s -o d:\Hello.out Hello.lua // 编译得到Hello.lua的二进制chunk文件d:\Hello.out（去掉调试符号）
luac.exe -p Hello1.lua Hello2.lua // 对Hello1.lua和Hello2.lua只进行语法检测（注：只会检查语法规则，不会检查变量、函数等是否定义和实现，函数参数返回值是否合法）
lua编译器以函数为单位对源代码进行编译，每个函数会被编译成一个称之为原型（Prototype）的结构
原型主要包含6部分内容：函数基本信息（basic info：含参数数量、局部变量数量等信息）、字节码（bytecodes）、常量（constants）表、upvalue（闭包捕获的非局部变量）表、调试信息（debug info）、子函数原型列表（sub functions）
原型结构使用这种嵌套递归结构，来描述函数中定义的子函数
注：lua允许开发者可将语句写到文件的全局范围中，这是因为lua在编译时会将整个文件放到一个称之为main函数中，并以它为起点进行编译
Hello.lua源代码如下：
1 print ("hello") 2 3 function add(a, b) 4 return a+b 5 end
编译得到的Hello.out的二进制为：
二进制chunk（Binary chunk）的格式并没有标准化，也没有任何官方文档对其进行说明，一切以lua官方实现的源代码为准。
其设计并没有考虑跨平台，对于需要超过一个字节表示的数据，必须要考虑大小端（Endianness）问题。
lua官方实现的做法比较简单：编译lua脚本时，直接按照本机的大小端方式生成二进制chunk文件，当加载二进制chunk文件时，会探测被加载文件的大小端方式，如果和本机不匹配，就拒绝加载.
二进制chunk格式设计也没有考虑不同lua版本之间的兼容问题，当加载二进制chunk文件时，会检测其版本号，如果和当前lua版本不匹配，就拒绝加载
另外，二进制chunk格式设计也没有被刻意设计得很紧凑。在某些情况下，一段lua代码编译成二进制chunk后，甚至会被文本形式的源代码还要大。
预编译成二进制chunk主要是为了提升加载速度，因此这也不是很大的问题.
头部字段：
| 字段 | 字节数 | 值 | 解释 |
| 签名（signature） | byte[4] | 0x1B4C7561 | 二进制chunk文件的魔数，分别是ESC、L、u、a的ASCII码 |
| 版本号（version） | byte | 0x53 |
lua语言的版本号由3部分组成：大版本号（Major Version）、小版本号（Minor Version）和发布号（Release Version） 比如：当前lua的版本号为5.3.5，那么大版本号为5，小版本号为3、发布号为5 由于发布号的增加只是为了修复bug，不会对二进制chunk文件格式进行调整，因此版本号（version）只存储了大版本号和小版本号 |
| 格式号（format） | byte | 0x00 |
二进制chunk文件的格式号 lua虚拟机在加载二进制chunk时，会检查其格式号，如果和虚拟机本身的格式号不匹配，就会拒绝加载该文件 |
| luacData | byte[6] | 0x19930D0A1A0A | 其中前两个字节0x1993，是lua1.0发布的年份；后四个字节依次是回车符（0x0D）、换行符（0x0A）、替换符（0x1A）和另一个换行符 |
| cintSize | byte | 0x04 | cint数据类型size |
| sizeSize | byte | 0x04 | size_t数据类型size |
| instructionSize | byte | 0x04 | lua虚拟机指令size |
| luaIntegerSize | byte | 0x08 | lua整型size |
| luaNumberSize | byte | 0x08 | lua浮点数size |
| lua整数值（luacInt） | int64 | 0x7856000000000000 | 加载二进制chunk文件时，会用该字段检测其大小端和本机是否匹配 |
| 格式号（luacNum） | float64 | 0x0000000000287740 |
浮点数值为370.5 加载二进制chunk文件时，会用该字段检测其使用的浮点数格式（目前主流平台一般都采用IEEE754浮点数格式） |
嵌套的函数原型：
| 0B4048656C6C6F2E6C7561 | 源文件名Hello.lua；-s去掉调试信息后，该项数值为：00 | ||
| main | 00000000 00000000 | main函数起始行列号 | |
| 00 | 函数参数个数 | ||
| 01 | 函数为不定参数 | ||
| 02 | 寄存器数量 | ||
| 06000000 | 函数指令数目 | ||
| 06004000 | 第1条指令 | ||
| 41400000 | 第2条指令 | ||
| 24400001 | 第3条指令 | ||
| 2C000000 | 第4条指令 | ||
| 08000081 | 第5条指令 | ||
| 26008000 | 第6条指令 | ||
| 03000000 | 常量数目 | ||
| 04 | 第1个常量tag，04表示字符串 | ||
| 067072696E74 | 第1个常量内容 | ||
| 04 | 第2个常量tag，04表示字符串 | ||
| 0668656C6C6F | 第2个常量内容 | ||
| 04 | 第3个常量tag，04表示字符串 | ||
| 04616464 | 第3个常量内容 | ||
| 01000000 | Upvalue数目 | ||
| 0100 | 第1个Upvalue | ||
| 01000000 | 子函数原型数目 | ||
| add | 03000000 05000000 | add函数起始行列号 | |
| 02 | 函数参数个数 | ||
| 00 | 函数为不定参数 | ||
| 03 | 寄存器数量 | ||
| 03000000 | 函数指令数目 | ||
| 8D400000 | 第1条指令 | ||
| A6000001 | 第2条指令 | ||
| 26008000 | 第3条指令 | ||
| 00000000 | 常量数目 | ||
| 00000000 | Upvalue数目 | ||
| 00000000 | 子函数原型数目 | ||
| 03000000 | 行号数目；-s去掉调试信息后，该项数值为：00000000；为0时下面的信息也都没有 | ||
| 04000000 | 第1条指令行号 | ||
| 04000000 | 第2条指令行号 | ||
| 05000000 | 第3条指令行号 | ||
| 02000000 | 局部变量数目；-s去掉调试信息后，该项数值为：00000000；为0时下面的信息也都没有 | ||
| 0261 | 第1个局部变量名称 | ||
| 00000000 | 第1个局部变量起始指令索引 | ||
| 03000000 | 第1个局部变量终止指令索引 | ||
| 0262 | 第2个局部变量名称 | ||
| 00000000 | 第2个局部变量起始指令索引 | ||
| 03000000 | 第2个局部变量终止指令索引 | ||
| 00000000 | Upvalue名称数目；-s去掉调试信息后，该项数值为：00000000；为0时下面的信息也都没有 | ||
| 06000000 | 行号数目；-s去掉调试信息后，该项数值为：00000000；为0时下面的信息也都没有 | ||
| 01000000 | 第1条指令行号 | ||
| 01000000 | 第2条指令行号 | ||
| 01000000 | 第3条指令行号 | ||
| 05000000 | 第4条指令行号 | ||
| 03000000 | 第5条指令行号 | ||
| 05000000 | 第6条指令行号 | ||
| 00000000 | 局部变量数目；-s去掉调试信息后，该项数值为：00000000；为0时下面的信息也都没有 | ||
| 01000000 | Upvalue名称数目；-s去掉调试信息后，该项数值为：00000000；为0时下面的信息也都没有 | ||
| 055F454E56 | 第1个Upvalue名称 | ||
注1：二进制chunk中的字符串分为三种情况：
①NULL字符串用0x00表示
②长度小于等于253（0xFD）的字符串，先用1个byte存储字符串长度+1的数值，然后是字节数组
③长度大于等于254（0xFE）的字符串，第一个字节是0xFF，后面跟一个8字节size_t类型存储字符串长度+1的数值，然后是字节数组
注2：常量tag对应表
| tag | lua字面量类型 | 存储类型 |
| 0x00 | nil | 不存储 |
| 0x01 | boolean | 字节（0、1） |
| 0x03 | number | lua浮点数 |
| 0x13 | integer | lua整数 |
| 0x04 | string | 短字符串 |
| 0x14 | string | 长字符串 |
查看二进制chunk中的所有函数（精简模式）：
luac.exe -l Hello.lua
luac.exe -l Hello.out
注1：每个函数信息包括两个部分：前面两行是函数的基本信息，后面是函数的指令列表
注2：函数的基本信息包括：函数名称、函数的起始行列号、函数包含的指令数量、函数地址
函数的参数params个数（0+表示函数为不固定参数）、寄存器slots数量、upvalue数量、局部变量locals数量、常量constants数量、子函数functions数量
注3：指令列表里的每一条指令包含指令序号、对应代码行号、操作码和操作数。分号后为luac生成的注释，以便于我们理解指令
注4：整个文件内容被放置到了main函数中，并以它作为嵌套起点
查看二进制chunk中的所有函数（详细模式）：
luac.exe -l -l Hello.lua 注：参数为2个-l
luac.exe -l -l Hello.out 注：详细模式下，luac会把常量表、局部变量表和upvalue表的信息也打印出来
main <Hello.lua:0,0> (6 instructions at 0046e528) 0+ params, 2 slots, 1 upvalue, 0 locals, 3 constants, 1 function 序号 代码行 指令 1 [1] GETTABUP 0 0 -1 ; _ENV "print" //GETTABUP A B C //将upvalues表索引为B:0的upvalue(即：_ENV)中key为常量表索引为C:-1的(即print)，放到寄存器索引为A:0的地方 2 [1] LOADK 1 -2 ; "hello" //LOADK A Bx //将常量表索引为Bx:-2的hello加载到寄存器索引为A:1的地方 3 [1] CALL 0 2 1 ; //CALL A B C //调用寄存器索引为A:0的函数，参数个数为B:2减1(即1个)，C:1表示无返回值 4 [5] CLOSURE 0 0 ; 0046e728 //CLOSURE A Bx //将子函数原型列表索引为Bx:0的函数地址，放到寄存器索引为A:0的地方 5 [3] SETTABUP 0 -3 0 ; _ENV "add" //SETTABUP A B C //将upvalues表索引为A:0的upvalue(即：_ENV)中key为常量表索引为B:-3(即add)，设置为寄存器索引为C:0指向的值 6 [5] RETURN 0 1 ; //RETURN A B //B:1表示无返回值 constants (3) for 0046e528: 序号 常量名 1 "print" 2 "hello" 3 "add" locals (0) for 0046e528: upvalues (1) for 0046e528: 序号 upvalue名 是否为直接外围函数的局部变量 在外围函数调用帧的索引 0 _ENV 1 0 function <Hello.lua:3,5> (3 instructions at 0046e728) 2 params, 3 slots, 0 upvalues, 2 locals, 0 constants, 0 functions 序号 代码行 指令 1 [4] ADD 2 0 1 ; //ADD A B C //将寄存器索引为0、1的两个数相加得到的结果放到寄存器索引为2的地方 2 [4] RETURN 2 2 ; //RETURN A B //B:2表示有一个返回值 A:2表示返回值在寄存器索引为2的地方 3 [5] RETURN 0 1 ; //RETURN A B //B:1表示无返回值 constants (0) for 0046e728: locals (2) for 0046e728: 寄存器索引 起始指令序号 终止指令序号 -1得到实际指令序号 0 a 1 4 // a变量的指令范围为[0, 3]，起始为0表示为传入的参数变量 1 b 1 4 // b变量的指令范围为[0, 3] upvalues (0) for 0046e728:
luac.exe -l - // 从标准设备读入脚本，输完后按回车，然后按Ctrl+Z并回车，会打印出输入内容对应的二进制chunk内容 注：进入输入模式后可按Ctrl+C强制退出
luac.exe -l -- // 使用上次输入，打印出二进制chunk内容
luac.exe -l -l -- // 使用上次输入，详细模式下打印出二进制chunk内容（参数为2个-l）
Stack Based VM vs Register Based VM
高级编程语言的虚拟机是利用软件技术对硬件进行的模拟和抽象。按照实现方式，可分为两类：基于栈（Stack Based）和基于寄存器（Register Based）。
Dalvik是基于寄存器的虚拟机，Java、.NET CLR、Python、Ruby、Lua5.0之前的版本的虚拟机都是基于栈的虚拟机；从5.0版本开始，Lua的虚拟机改成了基于寄存器的虚拟机。
一个简单的加法赋值运算：a=b+c
基于栈的虚拟机，会转化成如下指令
push b; // 将变量b的值压入stack push c; // 将变量c的值压入stack add; // 将stack顶部的两个值弹出后相加，然后将结果压入stack顶 mov a; // 将stack顶部结果放到a中
所有的指令执行，都是基于一个操作数栈的。你想要执行任何指令时，对不起，得先入栈，然后算完了再给我出栈。
总的来说，就是抽象出了一个高度可移植的操作数栈，所有代码都会被编译成字节码，然后字节码就是在玩这个栈。 好处是实现简单，移植性强。
坏处是指令条数比较多，数据转移次数比较多，因为每一次入栈出栈都牵涉数据的转移。
基于寄存器的虚拟机，会转化成如下指令
add a b c; // 将b与c对应的寄存器的值相加，将结果保存在a对应的寄存器中
没有操作数栈这一概念，但是会有许多的虚拟寄存器。这类虚拟寄存器有别于CPU的寄存器，因为CPU寄存器往往是定址的(比如DX本身就是能存东西)，而寄存器式的虚拟机中的寄存器通常有两层含义：
(1)寄存器别名(比如lua里的RA、RB、RC、RBx等)，它们往往只是起到一个地址映射的功能，它会根据指令中跟操作数相关的字段计算出操作数实际的内存地址，从而取出操作数进行计算；
(2)实际寄存器，有点类似操作数栈，也是一个全局的运行时栈，只不过这个栈是跟函数走的，一个函数对应一个栈帧，栈帧里每个slot就是一个寄存器，第1步中通过别名映射后的地址就是每个slot的地址。
好处是指令条数少，数据转移次数少。坏处是单挑指令长度较长。
具体来看，lua里的实际寄存器数组是用TValue结构的栈来模拟的，这个栈也是lua和C进行交互的虚拟栈。
lua指令集
Lua虚拟机的指令集为定长（Fixed-width）指令集，每条指令占4个字节（32bits），其中操作码（OpCode）占6bits，操作数（Operand）使用剩余的26bits
Lua5.3版本共有47条指令，按功能可分为6大类：常量加载指令、运算符相关指令、循环和跳转指令、函数调用相关指令、表操作指令和Upvalue操作指令
按编码模式分为4类：iABC（39）、iABx（3）、iAsBx（4）、iAx（1）
4种模式中，只有iAsBx下的sBx操作数会被解释成有符号整数，其他情况下操作数均被解释为无符号整数
操作数A主要用来表示目标寄存器索引，其他操作数按表示信息可分为4种类型：OpArgN、OpArgU、OpArgR、OpArgK
| 类型 | 示例 | 说明 |
| OpArgN |
B:1 C A:3 MOVE |
不表示任何信息，不会被使用 MOVE指令的C操作数为OpArgN类型 |
| OpArgR |
B:1 C A:3 MOVE B:2 C:4 A:1 CONCAT |
iABC指令中的B、C操作数，表示寄存器索引 |
| sBx:-3 A:0 FORLOOP | iAsBx指令中的sBx操作数，表示跳转偏移 | |
| OpArgK |
Bx:2 A:4 LOADK |
LOADK指令中的Bx操作数，表示常量表索引 |
| B:0x001 C:0x100 A:4 ADD |
iABC指令中的B、C操作数 B、C操作数只能使用9bits中的低8位 最高位为1，表示常量表索引 最高位为0，表示寄存器索引 |
|
| OpArgU |
B:0 C:1 A:2 LOADBOOL |
表示布尔值、整数值、Upvalue索引、子函数索引等 |
Lua栈索引
注1：绝对索引是从1开始由栈底到栈顶依次增长的
注2：相对索引是从-1开始由栈顶到栈底依次递减的（在lua API函数内部会将相对索引转换为绝对索引）
注3：上图栈的容量为7，栈顶绝对索引为5，有效索引范围为：[1, 5]，可接受索引范围为：[1, 7]
注4：Lua虚拟机指令里寄存器索引是从0开始的，而Lua API里的栈索引是从1开始的，因此当需要把寄存器索引当成栈索引使用时，要进行+1
Lua State
指令表
lua的所有指令执行操作在lvm.c的void luaV_execute (lua_State *L)函数中：
| 指令名称 | 类型 | 操作码 |
操作数类型 （B|C|A、Bx|A、sBx|A、Ax） |
示例说明 | 公式 | ||
| MOVE | iABC | 0x00 | OpArgR | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:1 C A:3 MOVE 把源寄存器（索引由B指定）里的值移动到目标寄存器（索引有A指定） 常用于局部变量赋值和参数传递
|
R(A) := R(B) |
| LOADK | iABx | 0x01 | OpArgK | 目标寄存器idx |
Bx:2 A:4 LOADK 给单个寄存器（索引由A指定）设置成常量（其在常量表的索引由Bx指定） 将常量表里的某个常量加载到指定寄存器 在lua中，数值型、字符串型等局部变量赋初始值 （数字和字符串会放到常量表中）
|
R(A) := Kst(Bx) | |
| LOADKX | iABx | 0x02 | OpArgN | 目标寄存器idx |
Bx A:4 LOADKX Ax:585028 EXTRAARG LOADK使用Bx（18bits，最大无符号整数为262143）表示常量表索引 当将lua作数据描述语言使用时，常量表可能会超过这个限制， 为了应对这种情况，lua提供了LOADKX指令 LOADKX指令需要和EXTRAAG指令搭配使用，用后者的Ax（26bits）操作数来指定常量索引 |
R(A) := Kst(Ax) | |
| LOADBOOL | iABC | 0x03 | OpArgU | OpArgU | 目标寄存器idx |
B:0 C:1 A:2 LOADBOOL 给单个寄存器（索引由A指定）设置布尔值（布尔值由B指定） 如果寄存器C为非0则跳过下一条指令  |
R(A) := (bool)B if(C) pc++ |
| LOADNIL | iABC | 0x04 | OpArgU | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:4 C A:0 LOADNIL 将序号[A,A+B]连续B+1个寄存器设置成nil值 用于给连续n个寄存器放置nil值 在lua中，局部变量的默认初始值为nil，LOADNIL指令常用于给连续n个局部变量设置初始值
|
R(A), R(A+1), ... ,R(A+B) := nil |
| GETUPVAL | iABC | 0x05 | OpArgU | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:1 C A:3 GETUPVAL 把当前闭包的某个Upvalue值（索引由B指定）拷贝到目标寄存器（索引由A指定）中
|
R(A) := Upvalue[B] |
| GETTABUP | iABC | 0x06 | OpArgU | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0 C:0x002 A:3 GETTABUP 把当前闭包的某个Upvalue值（索引由B指定）拷贝到目标寄存器（索引由A指定）中 与GETUPVAL不同的是，Upvalue从表里取值（键由C指定，为寄存器或常量表索引）
|
R(A) := Upvalue[B][RK(C)] |
| GETTABLE | iABC | 0x07 | OpArgR | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0 C:0x002 A:3 GETTABLE 把表中某个值拷贝到目标寄存器（索引由A指定）中 表所在寄存器索引由B指定，键由C（为寄存器或常量表索引）指定
|
R(A) := R[B][RK(C)] |
| SETTABUP | iABC | 0x08 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x002 C:0x003 A:0 SETTABUP 设置当前闭包的某个Upvalue值（索引由A指定）为寄存器或常量表的某个值（索引由C指定） 与SETUPVAL不同的是，Upvalue从表里取值（键由B指定，为寄存器或常量表索引）
|
Upvalue[A][RK(B)] := RK(C) |
| SETUPVAL | iABC | 0x09 | OpArgU | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:0 C A:3 SETUPVAL 设置当前闭包的某个Upvalue值（索引由B指定）为寄存器的某个值（索引由A指定）
|
Upvalue[B] := R(A) |
| SETTABLE | iABC | 0x0A | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x002 C:0x003 A:1 SETTABLE 给寄存器中的表（索引由A指定）的某个键进行赋值 键和值分别由B和C指定（为寄存器或常量表索引）
|
R(A)[RK(B)] := RK(C) |
| NEWTABLE | iABC | 0x0B | OpArgU | OpArgU | 目标寄存器idx |
B:0 C:2 A:4 NEWTABLE 创建空表，并将其放入指定寄存器（索引有A指定） 表的初始数组容量和哈希表容量分别有B和C指定
|
R(A) := {} (size = B, C) |
| SELF | iABC | 0x0C | OpArgR | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:1 C:0x100 A:2 SELF 把寄存器中对象（索引由B指定）和常量表中方法（索引由C指定）拷贝到相邻的两个目标寄存器中 起始目标寄存器的索引由A指定
|
R(A+1) := R(B) R(A) := R(B)[RK(C)] |
| ADD（+，加） | iABC | 0x0D | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 ADD 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行相加，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定）
|
R(A) := RK(B) + RK(C) |
|
SUB （-，减） |
iABC | 0x0E | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 SUB 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行相减，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) - RK(C) |
|
MUL （*，乘） |
iABC | 0x0F | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 MUL 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行相乘，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) * RK(C) |
|
MOD (%，求模) |
iABC | 0x10 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 MOD 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行求摸运算，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) % RK(C) |
|
POW (^，求幂) |
iABC | 0x11 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 POW 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行求幂运算，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) ^ RK(C) |
|
DIV （/，除） |
iABC | 0x12 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 DIV 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行相除，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) / RK(C) |
|
IDIV （//，整除） |
iABC | 0x13 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 IDIV 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行相整除，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) // RK(C) |
|
BAND （&，与） |
iABC | 0x14 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 BAND 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行求与操作，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) & RK(C) |
|
BOR （|，或） |
iABC | 0x15 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 BOR 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行求或操作，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) | RK(C) |
|
BXOR （~，异或） |
iABC | 0x16 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 BXOR 对两个寄存器或常量值（索引由B和C指定）进行求异或操作，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定）
|
R(A) := RK(B) ~ RK(C) |
|
SHL （<<，左移） |
iABC | 0x17 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 SHL 索引由B指定的寄存器或常量值进行左移位操作（移动位数的索引由C指定的寄存器或常量值） 并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) << RK(C) |
|
SHR （>>，右移） |
iABC | 0x18 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:4 SHR 索引由B指定的寄存器或常量值进行右移位操作（移动位数的索引由C指定的寄存器或常量值） 并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := RK(B) >> RK(C) |
|
UNM （-，取负数） |
iABC | 0x19 | OpArgR | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:1 C A:3 UNM 对寄存器（索引由B指定）进行取负数操作，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定） |
R(A) := - R(B) |
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BNOT （~，取反） |
iABC | 0x1A | OpArgR | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:1 C A:3 BNOT 对寄存器（索引由B指定）进行取反操作，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定）
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R(A) := ~ R(B) |
| NOT | iABC | 0x1B | OpArgR | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:1 C A:3 NOT 对寄存器（索引由B指定）进行求非操作，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定）
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R(A) := not R(B) |
| LEN | iABC | 0x1C | OpArgR | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:1 C A:3 LEN 对寄存器（索引由B指定）进行求长度操作，并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定）
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R(A) := length of R(B) |
| CONCAT | iABC | 0x1D | OpArgR | OpArgR | 目标寄存器idx |
B:2 C:4 A:1 CONCAT 将连续n个寄存器（起始索引和终止索引由B和C指定）里的值进行拼接 并将结果放入另一个寄存器中（索引由A指定）
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R(A) := R(B) .. ... .. R(C) |
| JMP | iAsBx | 0x1E | OpArgR | 目标寄存器idx |
sBx:-1 A JMP 当sBx不为0时，进行无条件跳转 执行pc = pc + sBx（sBx为-1，表示将当前指令再执行一次 注：这将是一个死循环） sBx:0 A:0x001 JMP 当sBx为0时（继续执行后面指令，不跳转） 用于闭合处于开启状态的Upvalue（即：把即将销毁的局部变量的值复制出来，并更新到某个Upvalue中） 当前闭包的某个Upvalue值的索引由A指定 |
||
| EQ（==） | iABC | 0x1F | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:1 EQ 寄存器或常量表（索引由B指定）是否等于寄存器或常量表（索引由C指定） 若结果等于操作数A，则跳过下一条指令
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if ((RK(B) == RK(C)) pc++ |
| LT（<） | iABC | 0x20 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:1 LT 寄存器或常量表（索引由B指定）是否小于寄存器或常量表（索引由C指定） 若结果等于操作数A，则跳过下一条指令 |
if ((RK(B) < RK(C)) pc++ |
| LE（<=） | iABC | 0x21 | OpArgK | OpArgK | 目标寄存器idx |
B:0x001 C:0x100 A:1 LE 寄存器或常量表（索引由B指定）是否小于等于寄存器或常量表（索引由C指定） 若结果等于操作数A，则跳过下一条指令 |
if ((RK(B) <= RK(C)) pc++ |
| TEST | iABC | 0x22 | OpArgN | OpArgU | 目标寄存器idx |
B C:0 A:1 TEST 判断寄存器（索引由A指定）中的值转换为bool值后，是否和操作数C表示的bool值一致 若结果不一致，则跳过下一条指令
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if not (R(A) <=> C) pc++ 注：<=>表示按bool值比较 |
| TESTSET | iABC | 0x23 | OpArgR | OpArgU | 目标寄存器idx |
B:3 C:0 A:1 TESTSET 判断寄存器（索引由B指定）中的值转换为bool值后，是否和操作数C表示的bool值一致 若结果一致，将寄存器（索引由B指定）中的值复制到寄存器中（索引由A指定），否则跳过下一条指令
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if (R(B) <=> C) R(A) := R(B) else pc++ 注：<=>表示按bool值比较 |
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CALL |
iABC | 0x24 | OpArgU | OpArgU | 目标寄存器idx |
B:5 C:4 A:0 CALL 被调用函数位于寄存器中（索引由A指定） 传递给被调用函数的参数值也在寄存器中，紧挨着被调用函数，参数个数为操作数B指定 ① B==0，接受其他函数全部返回来的参数 ② B>0，参数个数为B-1 函数调用结束后，原先存放函数和参数值的寄存器会被返回值占据，具体多少个返回值由操作数C指定 ① C==0，将返回值全部返回给接收者 ② C==1，无返回值 ③ C>1，返回值的数量为C-1
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R(A), ... , |
| TAILCALL | iABC | 0x25 | OpArgU | OpArgU | 目标寄存器idx |
函数调用一般通过调用栈来实现。用这种方法，每调用一个函数都会产生一个调用帧。 如果调用层次太深（如递归），容易导致栈溢出。尾递归优化则可以让我们发挥递归函数调用威力的同时，避免调用栈溢出。 利用这种优化，被调函数可以重用主调函数的调用帧，因此可有效缓解调用栈溢出症状。不过该优化只适合某些特定情况。 如：return f(args) 会被编译器优化成TAILCALL指令 |
return R(A)(R(A+1), ... , R(A+B-1)) |
| RETURN | iABC | 0x26 | OpArgU | OpArgN | 目标寄存器idx |
B:4 C A:2 RETURN 把存放在连续多个寄存器里的值返回给父函数 其中第一个寄存器的索引由操作数A指定，寄存器数量由操作数B指定，操作数C没有使用
需要将返回值推入栈顶 ① B==1，不需要返回任何值 ② B > 1，需要返回B-1个值；这些值已经在寄存器中了，只用再将它们复制到栈顶即可 ③ B==0，一部分返回值已经在栈顶了，只需将另一部分也推入栈顶即可
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return R(A),...,R(A+B-2) |
| FORLOOP | iAsBx | 0x27 | OpArgR | 目标寄存器idx |
数值for循环：用于按一定步长遍历某个范围内的数值 如：for i=1,100,2 do f() end // 初始值为1，步长为2，上限为100
该指令先给i加上步长，然后判断i是否在范围之内。若已经超出范围，则循环结束；若为超出范围，则将数值拷贝给用户定义的局部变量 然后跳转到循环体内部开始执行具体的代码块
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R(A) += R(A+2) if R(A) <?= R(A+1) pc+=sBx R(A+3)=R(A) 注：当步长为正数时<?=为<= 当步长为负数时<?=为>= |
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| FORPREP | iAsBx | 0x28 | OpArgR | 目标寄存器idx |
数值for循环：用于按一定步长遍历某个范围内的数值 如：for i=1,100,2 do f() end // 初始值为1，步长为2，上限为100
该指令的目的是在循环之前预先将i减去步长（得到-1），然后跳转到FORLOOP指令正式开始循环
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R(A)-=R(A+2) pc+=sBx |
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| TFORCALL | iABC | 0x29 | OpArgN | OpArgU | 目标寄存器idx |
通用for循环： for k,v in pairs(t) do print(k,v) end
编译器使用的第一个特殊变量(generator):f存放的是迭代器，其他两个特殊变量(state):s、(control):var来调用迭代器 把结果保存在用户定义的变量k、v中
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R(A+3),...,R(A+2+C) := R(A)(R(A+1),R(A+2)) |
| TFORLOOP | iAsBx | 0x2A | OpArgR | 目标寄存器idx |
通用for循环： for k,v in pairs(t) do print(k,v) end
若迭代器返回的第一个值（变量k）不是nil，则把该值拷贝到(control):var，然后跳转到循环体；若为nil，则循环结束
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if R(A+1) ~= nil R(A)=R(A+1) pc+=sBx |
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| SETLIST | iABC | 0x2B | OpArgU | OpArgU | 目标寄存器idx |
SETTABLE是通用指令，每次只处理一个键值对，具体操作交给表去处理，并不关心实际写入的是表的hash部分还是数组部分。 SETLIST则是专门给数组准备的，用于按索引批量设置数组元素。其中数组位于寄存器中，索引由操作数A指定； 需要写入数组的一系列值也在寄存器中，紧挨着数组，数量由操作数B指定；数组起始索引则由操作数C指定。
因为C操作数只有9bits，所以直接用它表示数组索引显然不够用。 这里解决办法是让C操作数保存批次数，然后用批次数乘上批大小（FPF，默认为50）就可以算出数组的起始索引。 因此，C操作数能表示的最大索引为25600（50*512） 当数组长度大于25600时，SETLIST指令后会跟一条EXTRAARG指令，用其Ax操作数来保存批次数。 综上，C>0，表示的是批次数+1，否则，真正批次数存放在后续的EXTRAARG指令中。
操作数B为0时，当表构造器的最后一个元素是函数调用或者vararg表达式时，Lua会把它们产生的所有值都收集起来供SETLIST使用
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R(A)[(C-1)*FPF+i] := R(A+i) 1 <= i <= B |
| CLOSURE | iABx | 0x2C | OpArgU | OpArgN | 目标寄存器idx |
把当前Lua函数的子函数原型实例化为闭包，放入由操作数A指定的寄存器中 子函数原型来自于当前函数原型的子函数原型表，索引由操作数Bx指定
下图为将prototypes表中索引为1的g子函数，放入索引为4的寄存器中
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R(A) := closure(KPROTO[Bx]) |
| VARARG | iABC | 0x2D | OpArgU | OpArgN | 目标寄存器idx |
把传递给当前函数的变长参数加载到连续多个寄存器中。 其中第一个寄存器的索引由操作数A指定，寄存器数量由操作数B指定，操作数C没有使用 操作数B若大于1，表示把B-1个vararg参数复制到寄存器中，否则只能等于0
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R(A),R(A+1),...R(A+B-2)=vararg |
| EXTRAARG | iAx | 0x2E | OpArgU |
Ax:67108864 EXTRAARG Ax有26bits，用来指定常量索引，可存放最大无符号整数为67108864，可满足大部分情况的需要了 |
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参考
